Sistemas Instrumentados de Seguran

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Sistemas Instrumentadosde Segurança (SIS)

• Daniel Feliciano

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Objetivo

• Disseminar as Normas que regem o projeto e a
  manutenção dos sistemas instrumentados de
  segurança, em especial os que estão ligados às
  operações de refino de petróleo no Brasil.

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Normas

• Siglas
• ISO - International Organization for
  Standardization
• IEC - International Electrotechnical Commission
• AMN - Associação Mercosul de Normalização
• CEN - European Committee for Standardization
• ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas
• DIN - Deutchs Institut für Normung
• BSI - British Standards Institution

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Normas

• A norma internacional que rege os Sistemas
  Instrumentados de Segurança na Indústria de
  Processo é a IEC-61511 (Functional Safety
  Safety Instrumented Systems for the Process
  Industry Sector) que é oriunda da norma IEC-61508
  válida para qualquer segmento e, particularmente,
  para a indústria fornecedora de dispositivos.
• Na Petrobras a Norma N-2595 fixa as condições
  exigíveis nos projetos e na manutenção de
  Sistemas Instrumentados de Segurança, para uso
  nas instalações terrestres da PETROBRAS.
• As Normas da PETROBRAS são de domínio público e
  podem ser obtidas no site da empresa.

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Algumas definições

• O que é um Sistema de Segurança?
• Sistema projetado para responder a determinadas
  condições na planta que podem ser por si mesmas
  perigosas ou podem conduzir a uma situação
  perigosa, (caso nenhuma ação for tomada), gerando
  ações corretivas capazes de prevenir ou mitigar
  as consequências do evento perigoso.
• Fonte - Health and Safety Executive (HSE), 1987.

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Sistemas de Proteção

• Os riscos devidos à sobrepressões são comumente
  reduzidos através de projetos adequados de
  espessura das tubulações, torres e vasos.
• Quando não é possível mitigar esse risco através
  do projeto, um sistema de proteção pode ser
  baseado em dispositivos mecânicos e/ou de
  instrumentação.
• Alguns dispositivos mecânicos são válvulas de
  segurança, discos de ruptura e válvulas de
  retenção.
• Estes dispositivos são projetados de forma a
  garantir a proteção final da planta, após todas
  as tentativas de se reduzir a tendência de
  elevação do risco.

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Camadas de Proteção
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Camadas de Proteção
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Então o que é um Sistema Instrumentado de
Segurança ?

• É uma das camadas de proteção de uma planta
  industrial.
• É o Sistema instrumentado usado para implementar
  uma ou mais funções instrumentadas de segurança.
• Um SIS é composto por qualquer combinação de
  sensor(es), executor(es) da lógica e elemento(s)
  final(is).
• Fonte - IEC 61511, 2003.
• Função Instrumentada de Segurança SIF é a
  função implementada no SIS cujo objetivo é
  atingir ou manter o estado seguro do equipamento
  ou processo em relação a um evento perigoso
  específico.

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Então o que é um Sistema Instrumentado de
Segurança ?

• Para uma descrição funcional podemos dizer que o
  Sistema Instrumentado de Segurança é composto de
  sensores, executores da lógica e elementos finais
  de controle, com o propósito de
• 1- Conduzir automaticamente um certo processo ou
  equipamento industrial a um estado seguro quando
  determinadas condições são violadas (trip parcial
  ou total)
• 2- Permitir que um processo mova-se de modo
  seguro, de um estado para o outro, quando
  determinadas condições são satisfeitas
  (permissões de partida)
• 3- Tomar ações para mitigar as consequências de
  um evento industrial perigoso. (detecção de
  fogo/gás/tóxico)
• Observação Importante utilidades como energia
  elétrica, ar comprimido e fluidos hidráulicos
  além de linhas de impulso e condicionadores de
  sinal, necessários para implementar as SIF,
  também fazem parte integrante do SIS.

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Função Instrumentada de Segurança

• SIF é um conjunto de ações simples e específicas,
  implementadas por equipamentos necessários,
  capazes de identificar um determinado evento
  perigoso e conduzir o processo ao estado seguro.

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Por que instalar um SIS ?
RISCO ACEITÁVEL
RISCO ASSOCIADO AO PROCESSO
RISCO COM SIS
RISCO OBTIDO COM MEDIDAS DE SEGURANÇA, SEM SIS
AUMENTO DE RISCO
REDUÇÃO MÍNIMA NECESSÁRIA DE RISCO
REDUÇÃO OBTIDA SEM SIS
REDUÇÃO OBTIDA PELO SIS
REDUÇÃO DE RISCO TOTAL OBTIDA
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Redução de Risco

• Figura retirada da IEC61511, mostra os métodos de
  redução de risco mais comuns na indústria.
• Durante o projeto da planta identifica-se as
  necessidades durante os estudos de HAZOP (Estudo
  de Perigos e Operabilidade) onde informações
  importantes como SET POINT, tempo de permanência,
  limite de concentração, tolerância a falha
  espúria, entre outras, são definidas.

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Ciclo de Vida
Gerenciamento, Avaliação e Auditoria
Planejamento
Verificação
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Projeto

• Para cada evento perigoso identificado (DEMANDA)
  haverá uma SIF e será realizada uma análise do
  risco considerando a frequência da demanda e a
  consequência do dano.
• Cada SIF terá uma classe (ou SIL) associado.
• Observação conceitual Não faz sentido falar de
  SIL do SIS ou de um elemento isolado (iniciador
  ou atuador).
• C ? consequência do perigo
• D ? frequência de
• ocorrência da demanda

RISCO ACEITÁVELSIF C D PFDSIF
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Projeto

• A PFD total da SIF é que deve ser considerada,
  sendo fortemente impactada pelo seu componente
  com maior PFD.
• O executor da lógica deve atender à classificação
  da SIF mais rigorosa.
• A PFD de uma SIF é igual a zero logo após a
  realização de um teste completo (fator de
  cobertura 1) bem sucedido. Entretanto, como a
  PFD cresce com o tempo um novo teste deve ser
  realizado antes que a PFD ultrapasse o limite do
  SIL requerido pela malha.

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Falha

• As falhas randômicas ou físicas são aquelas
  atribuídas a um componente ou módulo quando é
  submetido a um esforço para o qual não foi
  projetado (descarga atmosférica, temperatura
  elevada, etc) ou por envelhecimento.
• Existem, também, as falhas sistemáticas ou
  funcionais, que ocorrem numa combinação infeliz
  de coisas muito particulares. Quando todos os
  componentes físicos do sistema estão funcionando
  e mesmo assim ocorre uma falha. São causadas por
  erros de programação, por exemplo, ou falhas de
  especificação, ou de projeto, ou de instalação,
  ou de manutenção. Não é possível definir uma taxa
  de falha para esses tipos de erros e, portanto, a
  discussão sobre PFD não se aplica. O melhor
  remédio para esse tipo de falha é um projeto bem
  planejado, bem gerenciado e bem executado

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Falha

• Falhas Funcionais
• Bug de software
• Acionamento de comando errôneo
• Erros de projeto
• Carregamento de configuração errada
• Substituição incorreta.

• Falhas Físicas
• Rompimento de fiação
• Falha em componente eletrônico
• Corrosão acarretando interrupção de circuito
• Perda de capacidade de bateria.

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Falha
Resumo das diferenças entre falhas aleatórias e
sistemáticas 
Nem sempre é possível eliminar todas as falhas de
modo comum
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Projeto Conceito de LOPA (Layer of Protection
Analysis)

• (AEI Auditável, Efetiva e Independente)
• É efetiva para o cenário específico
• É independente de outras Camadas de Proteção (PL)
• É auditável, validada regularmente

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Sempre privilegiada a segurança

• Na desconexão do instrumento ou controlador, na
  falta de energia ou ar de instrumento, a planta
  deve sempre ir para a condição de segurança.

PES
V
normal
alarme trip
INPUT
PES
V
normal
alarme trip
INPUT
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Votação
A
Deixa de proteger se A e B falharem colados Em
caso de falha espúria desliga a unidade se A
ou B falharem abertos
1oo2
SEGURANÇA
B
2oo2

• Deixa de proteger se A ou B falharem colados
• Em caso de falha espúria só desliga a unidade
  se A e B falharem abertos

DISPONIBILIDADE

• Deixa de proteger se
• A e B falharem colados ou
• A e C falharem colados ou
• B e C falharem colados

2oo3
SEGURANÇA
E DISPONIBILIDADE
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Votação

• 1 de 2 ( segurança, -- disponibilidade)
• 2 de 3 ( segurança, disponibilidade)
• 2 de 2 (- segurança, disponibilidade)

PES
PT1
PT2
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Documentação técnica

• O resultado da classificação deve ser devidamente
  documentado através de relatório, que deve ser
  atualizado e arquivado.
• Em documentos como fluxogramas de processo e
  PID, conforme a norma ANSI/ISA-5.1-2009
  (Instrumentation Symbols and Identification)
  utiliza-se a simbologia abaixo para representar
  os SIS.
• Na revisão de 2009 foi incluída a letra
  modificadora Z para diferenciar os instrumentos
  de segurança dos demais, porém apenas em unidades
  novas será possível ver essas mudanças.
• Sistema Instrumentado de Segurança
• Controle Básico de Processo (SDCD)

PZV01
PT01
PV01
PZT01
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Manutenção

• O responsável pela manutenção do SIS deve
  estabelecer um programa apropriado de manutenção
  para garantir a integridade e confiabilidade do
  sistema durante todo o seu ciclo de vida. Esse
  programa deve incluir, no mínimo, procedimentos
  para manutenção, testes e reparos do SIS.
• plano regular de testes funcionais do SIS
• plano regular de manutenção preventiva (por
  exemplo, substituição de ventiladores, baterias,
  back-ups de programas, calibrações)
• reparos das falhas do sistema seguidos de testes
  apropriados de confirmação da não mais existência
  das falhas.
• Sempre com registro de data, executante, ações e
  as atuações do sistema com seus resultados.
• O acesso ao executor da lógica do SIS deve ser
  restrito ao pessoal autorizado pelo responsável
  pela manutenção.

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Modificações

• Modificações na lógica implementada no SIS, com o
  sistema em operação, devem ser evitadas.
• Modificações de versão de software e firmware
  devem ser evitadas, quando não
• implicarem em correção de problemas já detectados
  ou potenciais.
• Se as modificações forem necessárias deve-se
  garantir
• a aplicação dos procedimentos de classificação
• a revisão da documentação existente antes da
  implementação e carregamento no sistema
• a verificação exaustiva com testes em laboratório
• o acompanhamento do carregamento pelos
  responsáveis pela operação e manutenção da planta.

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Conclusões

• O Sistema de controle (SDCD) é o coração da
  empresa, e sua otimização leva diretamente a
  aumento do faturamento e lucro, por isso é mais
  fácil o investimento nessa área.
• O Sistema Instrumentado de Segurança não é o
  NEGÓCIO da empresa, É ONDE SE GASTA DINHEIRO.
  Pode ser comparado a um seguro de vida, você
  contrata mas não com o desejo de usar.
• Quanto maior for a segregação entre o BPCS e o
  SIS, maior será o custo desse último. Tal questão
  não se trata apenas de engenharia, mas
  basicamente do risco que a empresa pode ou está
  disposta a correr em suas instalações.
• Na PETROBRAS a N-2595 recomenda não incluir
  lógicas de controle nos PES executores de lógica
  de SIS e distingue o mesmo do SDCD.

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Obrigado

• Contato
• Daniel Feliciano
• danielff_at_terra.com.br